Что такое редукционный клапан (виды, применение и преимущества)

Редукционный клапан — это самодействующий клапан, который используется для снижения избыточного давления в системе. Иногда этот клапан также называют редукционным клапаном. Основной функцией редукционных клапанов является снижение высокого давления до более низкого. Они широко используются в водной, паровой, нефтяной и газовой промышленности.

Редукционный клапан можно определить как автоматический регулирующий клапан с автоматическим действием для снижения повышенного нерегулируемого входного давления до постоянного пониженного выходного давления, независимо от изменения входного давления воды. В этой статье мы узнаем о функциях, типах, применении и преимуществах редукционных клапанов.

Функция редукционного клапана

Редукционный клапан может регулировать давление в полностью автоматическом автономном режиме без необходимости внешнего источника питания.

Основные функции редукционного клапана:

В паровых системах редукционные клапаны используются для точного регулирования давления на выходе. Эти клапаны автоматически регулируют открытие клапана и настраивают давление таким образом, чтобы оно оставалось постоянным при колебаниях давления.
Редукционные клапаны надлежащего размера могут использоваться для защиты от гидроударов при определенных условиях.
Они также могут использоваться в качестве перепускных клапанов для спасения системы во время отключения электроэнергии.
Редукционные клапаны могут действовать быстро, мгновенно измеряя и регулируя давление на выходе.

Типы редукционных клапанов

Редукционный клапан в паровой системе работает путем уравновешивания давления пара с помощью пружины. Большинство современных редукционных клапанов изготавливаются на основе этой базовой концепции. Редукционные клапаны делятся на два типа в зависимости от механизма, управляющего открытием клапана:

• Редукционный клапан прямого действия и
• Редукционный клапан с дистанционным управлением .

Редукционный клапан прямого действия:

Редукционные клапаны прямого действия идеально подходят для небольших нагрузок, где не требуется точный контроль давления. Они выпускаются компактных размеров, дешевы и очень просты в установке. Однако они имеют тенденцию к большему отклонению от заданного давления, чем их аналоги, управляемые пилотом.

Редукционные клапаны прямого действия предназначены для установки на месте. Это самый простой тип редукционного клапана, который работает с помощью плоской мембраны или сильфона. Для его работы не требуется внешняя измерительная линия, так как он является автономным. Точность клапана PRV прямого действия обычно составляет (+/-) 10% от заданного значения ниже по потоку от клапана.

В редукционных клапанах прямого действия движение регулирующей пружины непосредственно способствует открытию клапана. Сжатие пружины создает усилие открытия редукционного клапана, что увеличивает расход. По мере увеличения давления на выходе давление на выходе выравнивается, доводя его до нижней части регулировочной пружины, где его восходящая сила уравновешивается сжатием пружины. Сила сжатия пружины ограничена, чтобы обеспечить достаточную чувствительность пружины для компенсации изменений давления на выходе. Это обеспечивает простое регулирование давления через отверстие клапана. Однако высокая скорость потока может привести к колебаниям давления.

Редукционный клапан с дистанционным управлением:

Редукционные клапаны с пилотным управлением обычно используются при больших нагрузках, требующих точного регулирования давления. Они обеспечивают более быструю реакцию на изменение нагрузки и подходят для более широкого диапазона расходов, чем типы прямого действия. Они больше по размеру и стоят дорого.

Редукционный клапан с дистанционным управлением использует пилотный клапан для нагрузки на поршень или мембрану, увеличивая усилие, необходимое для открытия основного клапана большего размера. Это помогает увеличить пропускную способность при меньшем изменении давления. Уравновешивая силу между управляющей пружиной и вторичным давлением, можно управлять открытием и закрытием управляющего клапана. Этот пилотный клапан намеренно оказывает давление на поршень или мембрану основного клапана. Нисходящее усилие, создаваемое давлением пилотного потока, усиливается поверхностью поршня или мембраны, что позволяет открывать гораздо больший главный клапан, обеспечивая очень высокую скорость потока.

По этой причине небольшое изменение отверстия пилотного клапана вызывает большое изменение расхода и давления на выходе через основной клапан. Таким образом, небольшое изменение силы управляющей пружины на пилоте обеспечивает быстрый отклик в широком диапазоне расхода пара. Основным преимуществом редукционного клапана с пилотным управлением является быстрая реакция и точное регулирование давления на выходе.

Существует два типа редукционных клапанов с дистанционным управлением:

• Поршневой привод с внутренним управлением, включающий в себя два клапана — пилотный и основной — в одном узле. Он обеспечивает точность +/- 5%.
• С внешним управлением, где двойные мембраны заменяют поршневой привод в конструкции с внутренним управлением. этот тип редукционного клапана обеспечивает точность +/- 1%.

На рисунке 1 показаны компоненты редукционного клапана с пилотным управлением.

Редукционный клапан с дистанционным управлением
Рис.1: Компоненты редукционного клапана с пилотным управлением

Применение редукционных клапанов

Самодействующие редукционные клапаны используются в следующих областях:

Воздух или газ:

Редукционные клапаны воздуха и газа с прямым и пилотным управлением используются в системах сжатого воздуха, электроинструментах, пневматических системах управления и регулирующих клапанах в промышленных системах хранения и распределения газа. Выбор типа редукционного клапана для этих служб основывается на требуемой точности регулирования.

Водоснабжение:

Редукционные клапаны широко используются в бытовых и промышленных системах водоснабжения и противопожарной защиты. Редукционные клапаны прямого действия предпочтительнее для таких применений. В сценариях высокого спроса поддержание давления в системе становится очень сложным. В этих линиях используются редукционные клапаны, которые могут эффективно регулировать выходное давление до приемлемого предела.

Паровые системы:

Большинство редукционных клапанов используются в паровых системах, включая системы прямого пара, двигатели и паровые турбины.

Другие услуги:

• Редукционные клапаны используются в следующих областях:
• Системы смазки подшипников для тяжелого промышленного оборудования и прокатных станов.
• В гидравлических прессах для регулирования давления на гидроцилиндр.
• Для регулирования давления в топливных и масляных системах.
• Для снижения давления в стерилизаторах, увлажнителях, нагревателях и небольшом технологическом оборудовании.

Преимущества использования редукционных клапанов

Основные преимущества редукционного клапана:

Не требует внешнего источника питания.
Не требуются отдельные измерительные элементы или контроллеры обратной связи.
Простая конструкция при низкой стоимости.
Высокая надежность и простота обслуживания
Отсутствие уплотнения штока исключает внешнюю утечку и источник повышенного трения.
Быстрая реакция
Редукционный клапан и клапан избыточного давления

Основные различия между редукционным клапаном и клапаном сброса давления:

1.0 Редукционные клапаны поддерживают почти постоянное давление ниже по потоку от клапана. Поэтому этот клапан служит только для поддержания или снижения более высокого давления. Предохранительные клапаны, с другой стороны, используются для защиты оборудования и систем от высокого давления, когда давление в системе или оборудовании превышает установленный предел.

2.0 Редукционные клапаны работают в линии постоянно, в то время как предохранительные клапаны открываются только при превышении установленного предела давления.

3.0 В редукционном клапане управляющая линия определяет давление на выходе, а в предохранительном клапане управляющая линия определяет давление на входе.

4.0 В нормальных условиях эксплуатации редукционный клапан находится в открытом положении, а клапан сброса давления остается в закрытом положении.